[发明专利]一种新型次同步振荡阻尼控制器

说明书

技术领域

本发明提出了一种抑制电力系统次同步振荡的阻尼控制器，属于电力系统电网安全稳定控制领域，具体涉及采用适当控制策略的逆变器、逆变器串联电容器、逆变器并联电容器等结构来抑制电力系统次同步振荡/谐振(SSO/SSR)的方法。

背景技术

由于一次能源和电力负荷在地理位置上的不匹配，大规模、跨区域互联电网成为现代电力系统最重要的特征之一，远距离、大容量、跨区域输电成为必然。大电网互联在带来巨大经济效益的同时也使得电力系统的动态行为变得更为复杂和难以把握，如存在互联电网的区域功率摇摆、长距离输电中发电机与电网之间的振荡由于阻尼较弱而不能得到有效抑制等问题。为提高资源的利用效率和电力系统的可靠性、灵活性、经济性，串联电容器补偿技术和一些有源快速控制装置在电力系统中得到大量应用。汽轮发电机组送出系统装设固定串补，当次同步扭振频率(电气网络次同步自然振荡频率与次同步扭振频率之和为同步频率)接近于机组轴系机械扭振的某频率且相应频率的阻尼不够时，可能激发次同步谐振(SSR)，在短期内会损坏发电机轴系或者显著消耗轴的机械寿命。对于自动电压调节器(AVR)、电力系统稳定器(PSS)、静止无功补偿装置(SVC)、高压直流输电(HVDC)等有源快速控制装置而言，在有些运行方式下，这些装置的控制回路可能对次同步频率分量呈现正反馈，也有可能给发电机励磁绕组注入一个或多个与轴系次同步扭振模态频率相对应的振荡分量，从而激发次同步振荡(SSO)现象。

为了抑制次同步振荡SSO或次同步谐振SSR，国内外提出了NGH-SSR阻尼器、可控串联补偿(TCSC)装置、在电厂升压变压器中性点装设静止阻塞滤波器、在发电机转子上装设极面阻尼绕组，附加励磁阻尼控制(SEDC)，SVC次同步阻尼控制器(SSDC)或扭矩动态稳定器(TDS)、可控移相器(TCPS)等一系列措施。常用的SSR的检测和保护装置主要有：扭应力继电器(TSR)、电枢电流继电器、次同步电流继电器和扭应力分析仪(TSA)。

国内外未见相同或类似于本发明所提次同步振荡阻尼控制器。

发明内容

针对电力系统次同步振荡/谐振(SSO/SSR)问题，本发明提出一种次同步振荡阻尼控制器。本发明所提次同步振荡阻尼控制器可以采用电容与逆变器串联结构、电容与逆变器并联结构，或者仅由逆变器构成，通过预先设定的逆变器控制策略使该次同步振荡阻尼控制器呈现预定的阻抗特性来吸收、阻尼或旁路次同步频率分量，从而增加相应次同步频率的电气阻尼，最终达到抑制电力系统SSO/SSR的目的。所述逆变器控制策略在现有技术中有较多的方式，本领域技术人员可以根据需要容易的进行选择。

本发明提供的一种次同步振荡阻尼控制器，其特征在于采用电容与逆变器串联、电容与逆变器并联的结构，或者仅由逆变器构成，通过预先设定的逆变器控制策略使该次同步振荡阻尼控制器呈现预定的阻抗特性来吸收、阻尼或旁路次同步频率分量，从而增加相应次同步频率的电气阻尼，最终达到抑制电力系统次同步振荡SSO或次同步谐振SSR的目的。

其中所述次同步振荡阻尼控制器以下述三种方式接入电力系统：

(1)次同步振荡阻尼控制器并联接入电力系统：

将采用旁路电容与逆变器串联结构或旁路电容与逆变器并联结构的次同步振荡阻尼控制器作为次同步振荡分量的通路，通过调整逆变器的控制方案，使逆变器仅对次同步分量呈现电感特性，并与旁路电容形成相应次同步分量的谐振条件，吸收次同步分量，而对工频分量不产生影响，从而抑制电力系统次同步振荡SSO或次同步谐振SSR；次同步振荡阻尼控制器仅由逆变器构成时，通过调整逆变器的控制策略，使该次同步振荡阻尼控制器呈现预定的阻抗特性来阻尼或旁路次同步频率分量，从而抑制电力系统次同步振荡SSO或次同步谐振SSR；

(2)次同步振荡阻尼控制器串联接入电力系统：

通过调整逆变器的控制策略，使次同步振荡阻尼控制器呈现预定的阻抗特性来阻尼次同步频率分量，从而抑制电力系统次同步振荡SSO或次同步谐振SSR；

(3)在以H桥形式连接的电容器组中，用次同步振荡阻尼控制器代替电容器组H桥的一个桥臂：

将次同步振荡阻尼控制器作为次同步振荡分量的通路，通过调整逆变器的控制方案，可以使逆变器仅对次同步分量呈现电感特性，并与旁路电容形成次同步分量的谐振条件，吸收次同步分量；也可使次同步振荡阻尼控制器呈现出预定的阻抗特性，来阻尼或旁路次同步频率分量，增加相应频率的电气阻尼，从而抑制电力系统次同步振荡SSO或次同步谐振SSR。